TSP超前地质预报法在高风险隧道施工中的应用

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TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用

TSP法隧道超前地质预报技术研究与应用牟元存，李星，高树全，王凯（中铁二院成都工程检测有限责任公司工程检测一所，四川成都610031）摘要：长大隧道无法绕避部分不良地质问题而面临着更为复杂的工程地质和水文地质环境，这对隧道施工过程中的防灾减灾和超前地质预报工作提出了更高要求。

采用隧道综合超前地质预报技术，通过二十余条铁路线的上百座高风险隧道（近2000km）超前地质预报实践，在总结经验教训的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究。

结合大量预报实践及课题中的TSP法正反演数值模拟预报效果测试情况进行阐述，对不同不良地质条件下的物探响应特征进行总结。

该研究成果对采用类似技术开展隧道超前地质预报的同类方法具有指导意义。

关键词：高速铁路；隧道超前地质预报；物探；TSP；正反演数值模拟中图分类号：U452文献标识码：A文章编号：1001-683X（2022）01-0045-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.10.21.0450引言目前，我国铁路隧道超前地质预报技术体系包含的方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑法，其中物探法中又有地震波反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、激发极化法等。

由于各种物探方法有其优缺点和适用范围，针对不同的不良地质情况采用最优化的预报方法组合模式，能够事半功倍提高预报准确率［1-6］。

为此，在大量隧道超前地质预报工作实践的基础上，开展了隧道掌子面前方超前地质预报物探成套技术研究，基于TSP法结合大量的工程实践总结和数值模拟正反演情况进行阐述。

众所周知，TSP弹性波反射法属长距离预报的物探手段，一般当隧道开挖有60m左右空间时，可布置观测系统开展TSP法超前预报工作，在绝大多数环境下，其预报距离在100m以上。

采用该方法不仅能对断层破基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技研究开发计划项目（12198008（12-14））第一作者：牟元存（1980—），男，高级工程师，硕士。

综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用

综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用发表时间：2017-03-23T11:13:25.420Z 来源：《基层建设》2016年35期作者：周陈婴[导读] 摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉 430056）摘要：在地质复杂区修建隧道时，为降低施工灾害发生频率，确保施工安全，施工前有必要进行超前地质预报。

以某隧道为依托，通过地质分析，运用TSP-203、GPR等物探手段进行了探测，探测结果与现场实际揭露情况基本吻合，对隧道施工起到了积极作用,降低了施工风险，保证了安全。

关键词：超前地质预报、地质雷达、TSP、GPR引言随着我国交通事业的快速发展，铁路建设进入高速发展阶段。

我国已成为世界上隧道修建规模与难度最大的国家。

特别是随着重大工程建设重心向地形地质极端复杂的西部山区与岩溶地区转移，正在或即将修建大量的高风险深长隧道工程。

由于深长隧道(洞)在施工前期难以全部查清沿线不良地质情况，导致施工过程中往往遭遇突水突泥、塌方、大变形等重大地质灾害，造成人员伤亡，机械设备报废，部分隧道被迫停建或改线，环境破坏严重，经济损失巨大。

1超前地质预报发展现状及基本原理1.1 TSP超前地质预报TSP超前预报系统采用地震波反射原理，地震波由24个爆破点上的小剂量炸药爆炸产生，当爆炸产生的地震入射波遇到岩体结构有变化的岩层时，在不同介质的分界面上，部分入射波被反射，采用电子传感器接收。

因地震波在岩体中以固定的速度传播，所以反射波的到达时间和入射波到达不同岩体分界面的距离成正比，故能间接测量地质变化带和测点之间的距离，预测隧道掌子面前方的地质结构及围岩地质状况。

1.2 地质雷达探测法地质雷达探测法基本原理是由发射机发射脉冲电磁波，其中一部分是沿着掌子面传播的直达波，经过时间t1后达到接收机；另一部分电磁波传入岩体中，在波的传播过程中遇到电性不同的岩体时，电磁波会发生发射，经过时间t2后达到接收机，然后根据两种波传播时间的差值来确定掌子面前方不同岩体的具体位置[3]。

超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用

超前地质预报在高风险岩溶隧道中的应用摘要：本文简述了各种超前地质预报方法的特点，针对石林隧道穿越岩溶、断层、破碎带等复杂地质条件，以地质调查法为基础，运用多种方法进行综合超前地质预报，使隧道施工在高风险段落能够及时采取有效的预防措施，并优化了施工方法，使石林隧道安全快速的通过了各种不良地质地段及高风险段落。

关键词：石林隧道；岩溶；施工；超前地质预报；地质分析；优化新建云桂铁路石林隧道穿越地层均为可溶性碳酸盐地层，岩溶强烈发育，共穿越6个断层4个破碎带。

能否开展好超前地质预报工作，为隧道安全施工及优化施工方法提供依据，避免突发性地质灾害的发生，是石林隧道建设成败的关键。

工程概况石林隧道位于弥勒—石林板桥区间，线路设计为“人”字坡，全长18208m，为全线最长隧道、全国最长单洞双线隧道、全国最长的岩溶隧道、世界最长钻爆法施工的岩溶隧道。

石林隧道大面积穿越灰岩地层，岩体溶蚀强烈，岩溶发育强烈，区内断裂交错发育，施工高风险源多，存在断层和岩溶水突水、突泥等地质风险。

2 超前地质预报工作原理、方法根据石林隧道地质情况、风险源及其风险等级，采取多种不同的超前预报方法，分别为地质调查法、物探法、超前钻探法及超前导坑法。

2.1 地质调查法地质素描在隧道开挖后及时观察，描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、地下水的分布、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

地质素描每一开挖循环进行一次。

2.2 超前钻探法超前钻探法主要有超前地质钻探和加深炮孔探测。

2.2.1 超前地质钻探超前地质钻探方法是利用管棚钻机在隧道开挖面进行超前钻孔，根据钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液的颜色、岩粉以及在钻探过程中遇到的其他情况来判断隧道前方的地质情况。

超前地质钻探每循环超前探测20～30 m，前后循环搭接不小于5 m。

2.2.2 加深炮孔加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车在隧道开挖面钻小孔径浅孔获取地质信息，加深炮孔较爆破孔深3 m以上，孔径与爆破孔相同。

TSP超前预报法在某公路隧道施工中的应用

拉性构造，构造带岩体破碎松散，未充水；弱的纵波与横波的反射，以及弱的地震波衰减，表征为破碎裂隙闭合。
（５）横波（ｈｖ）的反射强，而纵波（波）反射弱，而ｓ波ｓ波Ｐ
产生，激发炮孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用２个炮孔。地震波４
的接收器也安置在孔中，一般左右壁各布置一个。地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，部分信号透射进入前方介质继续传播和发生反射。反射的地震波信号被高灵敏度的地震检波器接收。地震波反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此，通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的
工程地质特征：该段围岩岩体稳定性转好。不良地质现象：该段围岩节理较掌子面发育，节理面产状同隧道轴线近垂直，应注意掉块。围岩总体评价：该段围岩岩质转好，节理较发育，总体估计为Ⅳ
搬。（４）Ｚ８３２一Ｚ８４０（８）Ｋ１＋９Ｋ１＋１１ｍ
段。本文以某公路隧道为例，介绍了ＴＰＴｎｅＳｉｉＰｅｉｉｎＳ（ｕｎｌｅｍｃｒｃｏ）ｓｄｔ超前预报方法在该工程中的应用。
１地貌、地质分析
ＴＰＧ系统是北京市水电物探研究所专门为隧道及地下工程施工超前地质预报研制开发的技术成果，已经经过国内著名隧道专家组评审，鉴定为具有国际先进技术水平。（）３探测方法。采用黄油耦合，定向安置孔中三分量检波器；记录检波器接收孔、激发炮孔和隧道掌子面的里程，以及各炮孔之间的距离。填写《Ｇ现场数据记录表》和现场采集时输入至仪器的采ＴＰ集参数中，爆破孔药量一般控制在６ —ｌＯ，采用计时线炸断的触Ｏ２克发方式，在孔中灌满水的条件下激发，按序依次起爆和进行数据采

TSP超前地质预报在隧道工程中的应用研究

TSP超前地质预报在隧道工程中的应用研究发表时间：2018-07-25T15:46:27.643Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：李晓亮李红伟韦冠宁[导读] 摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。

济南力稳岩土工程有限公司山东省济南市 250061摘要：结合工程实例，介绍了隧道超前地质预报中地震勘探的工作原理与应用方法，探测结果揭示了隧道围岩不良地质的分布情况，并给出了相应的结论与施工建议。

同时，隧道开挖揭露围岩验证了该方法在数据获取、处理等方面的优势，保证了隧道的安全快速施工。

关键词：TSP；超前地质预报；隧道0、引言近年来我国基础设施建设尤其是中西部地区公路和铁路建设高速发展。

其中，隧道工程由于其在道路建设中的重要性，进一步引起人们的重视[1]。

为了满足隧道工程中安全性与施工进度，就要对隧道内的地质信息进行超前地质预报。

隧道地震波法（tunnel seismic prediction，简称TSP）是隧道超前地质预报的重要方法[2]。

该方法通过高精度的接收仪器获取爆破所产生的地震波信号并通过计算机软件初步探查前方围岩性质、节理裂隙分布、及含水状况等[3]。

1、TSP预报方法和原理本次预报采用瑞士安伯格公司生产的最新型号的TSP203 plus 隧道地质超前预报系统。

TSP测量系统是通过在掌子面后方一定距离内的钻孔中以微震爆破来发射信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接受传感器转换成电信号并放大[4]。

从起爆到发射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。

通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射面的位置、与隧道轴线的夹角以及与隧道掘进面的距离确定下来，同时还可以将隧道中存在的岩性变化带的位置方便的探测出来[5]。

TSP技术在隧道工程中的运用

TSP技术在隧道工程中的使用摘要：在千枚岩隧道施工中，因为围岩软弱、破碎，在开挖过程中受扰动易出现失稳坍塌等地质灾害事故，严重威胁生命财产安全和工程质量，准确预报隧道地质情况，并做好防治预案，是控制和减少事故损失的前提。

结合汶马高速鹧鸪山隧道Ｋ１８１＋２７３～Ｋ１８１＋３７６段的ＴＳＰ超前地质预报成果与实际开挖结果跟踪对比，分析了ＴＳＰ超前地质预报技术在变质岩区域隧道千枚岩段的应用状况，并且初步探讨了千枚岩隧道中的小型破碎带和千枚岩片理构造面对ＴＳＰ超前地质预报技术的响应特征。

关键词：隧道；ＴＳＰ；千枚岩；地质预报１前言在西部山区公路铁路建设中，桥隧占有比例很大，有些高速公路桥隧比已经达到了８０％以上，而在西部山区自然条件相对较差，地质情况相对复杂。

在深埋长大隧道工程中，地质勘察受很多客观因素限制，准确的地质预报和围岩状态分析不但能够补充勘察设计中的不足，而且能够为进一步的施工处理提供必要的信息，即时调整衬砌参数，避免安全事故和成本损失［１］。

所以在隧道施工阶段展开超前地质预报工作对确保施工安全和进度有十分重要的作用［２］。

ＴＳＰ超前地质预报技术自９０年代引入我国，到当前已经被广泛应用。

如孙广忠主持的军都山隧道超前地质预报［３］，李天斌主持预报的鹧鸪山公路隧道［４］等，均取得了较好的预报效果。

但ＴＳＰ技术在千枚岩隧道中的研究相对较少。

千枚岩隧道因其特有的片理面构造，对ＴＳＰ地震波传播有一定影响。

并且以绢云母千枚岩为主的围岩自身工程力学性能差，岩体强度低，完整性差，层间结合度弱，滑脱现象明显［５］，常有破碎状结构岩体和软弱夹层出现。

通过对汶马高速鹧鸪山隧道Ｋ１８１＋２７３～Ｋ１８１＋３７６千枚岩段ＴＳＰ超前地质预报与实际开挖的对比，分析了千枚岩长大构造片理面和小型破碎带对ＴＳＰ的响应特征，以此初步探讨了ＴＳＰ超前地质预报技术在隧道千枚岩段的应用。

２ＴＳＰ地质预报原理ＴＳＰ法，即隧道前方地震预报或超前地质预报。

TSP法地质超前预报技术在隧道工程中的运用

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图１ＴＳＰ探测原理图
图２ＴＳＰ洞内数据采集示意图
（４）探测时间短，一次完整的探测仅仅需要４５ｍｉｎ，加上探测前的准备工作和探测以后系统清除所用的时间也不过２ｈ，另外探测前的准备工作可以在施工的同时执行。
（５）节约投资费用，据国外隧道施工经验估计，采用ＴＳＰ法比不进行预报节省费用是全部工程的１５％。
统两部分。ＴＳＰ采集系统由记录仪、接收仪和启爆装置等组成见图２。通常要求采用两个接收仪和＜３个爆破孔组成，接收仪孔和爆破孔分别布置在掌子面附近两面的边墙上。接收仪是用来接收地震信号的仪器，安装在一个被水泥或两节环氧树脂夹固定在岩层上的管套里面。启爆装置是由一个常规的带有发射回路的外部触发盒的爆破器组成。
收稿日期：２００６－０８－２１作者简介：刘纪明（１９４９－），男（汉族），江苏靖江人，工程师；吴雷雷，工程师。
１地质超前预报的常用方法及其优缺点地质超前预报可以预测掌子面前方的地质情况：如断层构造及断层破碎带，煤层、瓦斯、天然气、硫化氢赋存条件，采空区状况，岩溶、空洞、裂隙及其规模和充填情况，地下水赋存状态及可能突水、涌水的位置以及水量的大小和软弱围岩及不同类别围岩的界面等。目前常见的地质超前预报方法可归为两类，一类属破坏法，另一类属非破坏法。破坏法是指用破坏的方法凿开隧道直接取样，它包括地质法、超前平行导坑法和超前水平钻孔法；非破坏法也就是物理方法，利用岩石的物理性质来判别，它包括有声测法、电测法和波反射法。波反射法也可以分为电磁波反射法和地震波反射法。受各种条件的限制，不同的隧道施工地质超前预报方法有各自的优点，也存在各自的缺点。地质法是指用地质锤、放大镜和地质罗盘等野外地质工具直接观察岩石的岩性，并判断周围的岩性。地质法有可靠的理论基础，不占或很少占用施工时间，适用性强，成本低，操作简便，但靠有限之“见”预报范围很有限，特别是在地层岩性变化极为复杂（如强烈褶皱地层）的隧道中预报的难度很大。超前平行导坑法是在要开挖的隧道附近开挖一段平行的小断面导坑，该法具有地质法的优点，但投资大，且隧道与导坑间距过大、地层变化复杂时准确率明显降低，因此适用于设计间距较小、地层受构造变动小的平行隧道工程。超前水平钻孔法是用钻探设备向掌子面前方钻探，从而直接揭示隧道掌子面前方地层岩性、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩石（体）的可钻性、岩体完整程度等资料，还可通过岩芯试验获得岩石强度等定量指标，是最直接有效的地质超前预报方法，但一次钻探距离短，费用高且占用施工时间长。声测法是利用声波在岩石中的传播规律来判别岩石性质的一种方法。声测法占用施工时间短，但预报距离受孔深限制，一般小于１５ｍ。电测法是根据岩石与电阻的关系来推断其性质的一种方法，可以分为电位法和电阻率法。电测法简便、成本低，但必须是以各层间电阻值有一定的差别为前提。波反射法常见的有地质雷达法和ＴＳＰ隧道地震波法：地质雷达（ＧｒｏｕｎｄＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＲａｄａｒ简称ＧＰＲ）是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置的电磁技术。其分辨率高、无损伤、探测和数据处理速度快、机动灵活、施作方便、抗干扰能力强，可对隧道一定范围内进行全方位探测，但是其预报距离较短，只能预报掌子面前方４０～５０ｍ处的工程地质、水文地质条件，而比较准确预报的距离只有十几米。ＴＳＰ法（ＴｕｎｎｅｌＳｅｉｓｍｉｃＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）是由瑞士Ａｍｂｅｒｇ量测技术公司为隧道及地下工程施工期地质超前预报而研制开发的，它的预报范围是地质雷达的４－１２倍，预报费用是超前水平钻探的１／１０～１／２０。它有以下优点：（１）适用范围广，即适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。（２）预报距离长，理论上能预报掌子面前方５００ｍ，考虑地震波干扰等因素能准确预报掌子面前方１００～３５０ｍ。（３）对隧道施工干扰小，它只要求在接收信号时为减少噪音干扰作短暂停工。

浅谈TSP超前地质预报在隧道施工中的应用

第３６卷第８期２０１０年３月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０１３．６Ｎｏ．８
Ｍａ．２１ｒ００

・３７・３
文章编号：０９６２（０００ —３７０１０ —８５２１）８０３ —２
１测线布置。）接收器孔：布在左右边墙，炮孔在同一水平线上，洞口分与距
地下水较丰富。隧道内不良地质为岩溶、危岩落石、空区及人采
５ｍ－０ｍ，．孔径４ｍ～４，２１５ｍＨ工弃土，特殊地质为煤层瓦斯。其中ＹＫ４７＋５０Ｄ６＋Ｄ６６～ＹＫ４７方向的第一个炮孔１－２其孔深２０ｍ，倾角５～１。向上倾斜）。０（。７０ＹＫ４８＋１０ＹＫ６８０段穿越煤系地层及采空区５，Ｄ６８～Ｄ４８＋５炮孔：在左边墙或右边墙距地面约１０ｍ高的水平线上，．按段，施工难度较大。间距１５ｍ，．孔深１５ｍ～１８ｍ，．．孔径３５ｍｍ～３ｌ，８Ｈｒ沿轴径向ｎ为确保施工安全，工中采取了多种超前地质预报手段进行施０－０的标准钻２４个炮孔（向下倾斜）左后第一个炮孔，综合物探，了解掘进前方的地质条件，隧道施工和支护参数下倾斜１。２。以为一般情况下应尽可能接近掌子调整提供科学依据，ＴＳ红外探水、１８超前探孔、５如Ｐ、＋０＋０瓦斯距掌子面距离根据现场情况而定，

TSP超前预报系统在隧道施工中的应用

３．对隧道施工干扰小３他可在隧道施工间隙进行，使专门即安排此工作，不过一个小时左右。它的也接收器和炮眼不是在掌子面上，是在掌而子面附近的边墙上，工接收器孔和炮眼施时不影响正常的隧道掘进，是在接收信只号时为减少噪音干扰做短暂的停工。３．提交资料及时４在现场采集时的第二天即可提交正式成果报告。它设计了一套专用的处理软件，复杂多解的波形分析转换为直观的将
单一解的波形能量分析图。将隧道顶部和底部的波形能量分析图确定之后，可得就出断层破碎带、软弱夹层或其它不良地质体相对于隧道的空间位置，算机就会自计动绘出弹性波速度有差异的地址界面相对
于隧道轴线的地址平面图和纵断面图。
４探测方法
探测的基本步骤为：孔布置一一施钻工钻孔一一数据采集一一数据分析一一报告提交。ＴＰ２３前地质预报是利用振动波Ｓ一０超的反射来进行探测的。振动波由在特定位３ＴＰ０的特点Ｓ２３置人为制造的小型爆破产生，般是沿隧一ＴＰ０超前地质预报系统具有以下特道一侧洞壁布置２Ｓ２３４个爆破点，破点平行爆点。于隧道底面呈直线排列，距１．ｍ，深孔５孔３１适用范围广．１５，孔垂直ｌ墙向下倾斜ｌ～２０．ｍ炮ｒ边５０，２探测原理适用于极软岩至及硬岩的任何地质情以利千灌水堵孔。距最后的爆破点１～５ＴＳ０Ｐ２３系统是瑞士Ａｍｂｒｅｇ工程技术０在，公司最新研制诈拥有专利的隧道地震探测况。它是利用地震波在不均匀地质中产生２ｍ处设接收器点（一侧或双侧）接收器安装孔的孔深２内置接收传感器。图ｌｍ，仪，门为隧道超前地质预报而设计的，专该的反射波特性来预报隧道掌子面前方及周为观测系统与隧道关系平面示意图。系统从数据采集、处理和成果评估高度智围临近区域的地质情况。能化，用该系统可以预报隧道工作面前采方至少ｌ０的围岩地磺体的性质、位置和０ｍ规模，诈可算出其岩干物理学参数，确定亍为合理的支护参数提供依据，保隧道施工确

TSP地质超前预报在渝湘高速公路隧道施工中的应用

Industrial Construction Vol.40，No.5，2010工业建筑2010年第40卷第5期TSP 地质超前预报在渝湘高速公路隧道施工中的应用于炎鑫佴磊沈世伟丁黄平（吉林大学建设工程学院，长春130026）摘要：在隧道施工中，由于前方地质情况不明，常常出现各种施工隐患及地质灾害，所以地质超前预报在施工中尤为重要。

介绍TSP 地质超前预报系统的基本原理、数据采集方法、数据处理与解译及其在鹰嘴岩隧道施工中的应用，并通过对预报结果、地质分析结果以及实际开挖情况的对比，说明该系统对隧道前方地质情况的预报具有准确、快速等优点，同时也总结了TSP 系统的一些不足。

关键词：TSP ；隧道；超前预报系统；断层APPLICATION OF TUNNEL SEISMIC PREDICTION SYSTEM TO THETUNNEL CONSTRUCTION OF YUXIANG EXPRESSWAYYu YanxinNie LeiShen ShiweiDing Huangping（College of Construction Engineering ，Jilin University ，Changchun 130026，China ）Abstract ：During the tunnel construction ，uncertainty of forward geological condition leads to incipient faults of construction and geological disasters.Thus ，it is significantly necessary to study geologic prediction.This paper not only introduces the basic principle ，data collection and data analysis of tunnel seismic prediction （TSP ）system ，but also presents its application to the construction of Yinzuiyan Tunnel.Through the comparisons among geological analysis ，result of TSP system and the actual situation ，the advantages of TSP system are proved ，such as accuracy and fast prediction speed.Besides ，some shortages of TSP system are summarized.Keywords ：TSP ；tunnel ；prediction system ；fault第一作者：于炎鑫，男，1984年出生，硕士研究生。

TSP超前地质预报系统及其在隧道施工中的应用

TSP超前地质预报系统及其在隧道施工中的应用陈豪;刘立;袁坤;金昊;魏宇伟【摘要】为对隧道施工进行超前地质预报,在薛城隧道K30+ 708 ～ K30+ 673段内右壁布设了24个激发孔,K30+ 728段左右壁各布设了1个接收孔,对出口段K30+ 652 ～ K30+ 540段进行了测试,并利用TSP对测试数据进行处理、分析.根据围岩的实际开挖情况,由测定的纵波波速和岩体声波波速数据以及地震波的反射界面图,结合TSP的预报结果进行综合分析.结果表明,TSP技术在薛城隧道安全施工中的应用总体是可靠的.%In order to perform geological prediction in section K30 + 708 ~ K30 + 673 of Xuecheng tunnel for the construction of a tunnel, 24 excitating holes were aranged on the right wall segment,and one receiving hole was arranged on right and left side of each wall in the section of K30 +728. The exit of section K30 +652 ~ K30 +540 was tested and the test data were processed and analyzed by using TSP. Comprehensive analysis of the prediction was conducted according to the actual excavation of rock, the measured longitudinal wave velocity and rock sonic velocity and seismic reflection data interface map, and combined with the TSP. Test results show that the application of TSP test technology in the safety construction of Xuecheng tunnel is feasible.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)001【总页数】4页(P106-108,112)【关键词】TSP;超前地质预报;围岩;隧道施工【作者】陈豪;刘立;袁坤;金昊;魏宇伟【作者单位】西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039;西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039;西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039;西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039;西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】U456.3在地铁、公路隧道、铁路隧道和地下洞室等地下隐蔽工程中，运用目前的地质勘查手段很难在施工前准确地确定其围岩的稳定状态、物理参数以及可能发生塌落、裂隙、涌水等地质灾害的位置。

TSP在隧道超前地质预报中的应用

TSP在隧道超前地质预报中的应用作者：时常悦何玲玲来源：《城市建设理论研究》2013年第20期摘要：在隧道施工中，由于前方地层的不可预知性，施工及超前支护具有一定的盲目性，易造成施工安全事故或建筑材料的浪费。

TSP能较准确的对掌子面前方地质进行超前预报，由预报结论可以较好地指导施工。

关键字： TSP 隧道施工超前预报中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：一、隧道概况该隧道位于高中山深切谷地斜坡地貌区，穿过高中山山脊中部，根据物探及钻探资料，隧道区出露地层为元古界砂岩、板岩及第四系残坡积碎石土，为单斜构造，隧道走向与岩层走向呈小角度斜交或平行。

根据设计地质资料，本次自检波器位置至预报区段岩体为：变余细粒砂岩，浅灰～紫褐色，厚层块状，节理裂隙发育，岩芯较破碎，围堰稳定性一般，洞身开挖拱部无支护可产生掉块、坍塌，有滴水或渗水现。

二、TSP探测原理TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。

地震波在设计的震源点用小量炸药激发产生。

当地震波遇到岩石波阻抗差异界面时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质（图1）。

反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。

数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道工作面前方地质体的性质和位置及规模。

三、外业及资料整理接收器位置在K4+613，掌子面位置为K4+561，设计为24个炮点，1个接收器（检波器）同时接收。

1、观测系统设计接收器位置在K4+613，掌子面位置为K4+561，设计为24个炮点，1个接收器（检波器）同时接收。

观测系统设计如下：观测系统示意图见图2。

2、仪器采集参数数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，采样间隔62.5μs，记录长度451.125ms。

激发地震波时，采用无爆炸延迟时的瞬发电雷管，防水乳化炸药，药量为100克左右。

3、资料处理流程处理流程如下：四、预报结论及建议通过对二维结果图和岩石力学参数的分析，结论如下：（以目前掌子面（K4+561）处岩石情况为参照物给出K4＋561～K4＋443段超前预报情况）1、K4＋561～K4＋491(70m)范围内岩性为中风化变余细粒砂岩夹泥岩，围岩强度与掌子面基本一致，岩体较破碎，节理、裂隙较发育，裂隙水一般发育，局部地段裂隙间有薄层泥质充填。

TSP超前地质预报在隧道工程中的应用

TSP超前地质预报在隧道工程中的应用作者：高文工胡鹏刘蕊来源：《武汉科技报·科教论坛》2013年第11期【摘要】隧道工程在勘察设计阶段很难真实反映实际的工程地质情况，为避免盲目施工给人民生命财产安全带来的危害，可采用相应技术对隧道进行超前地质预报，获得准确可靠的前方地质情况。

本文在介绍TSP超前地质预报系统原理的基础上，结合工程实例详细分析TSP超前地质预报系统在隧道工程中的应用，并对探测结果进行详细分析。

【关键词】TSP；隧道工程；应用一、引言随着国民经济的发展，基础建设也得到前所未有的发展，其中线路工程占有很大比重。

在山区，线路工程的桥隧比所占比例越来越大。

隧道的施工安全直接对人民的生命财产产生重要影响[1]。

近年来，隧道工程中超前地质预报的方法越来越多，TSP超前地质预报系统经过长期的实践得到了广大技术人员的认可，它能准确预报掌子面前方一定范围内的围岩情况，为隧道的施工提供可靠地地质依据，确保了施工的安全性。

二、TSP原理TSP法是利用地震波反射回波方法测量的原理。

地震波震源采用小药量炸药激发产生，炸药激发在隧道边墙的风钻孔中，通常24个炮孔布置成一条直线。

地震波的接收器也安置在孔中，一般左右洞壁各布置一个。

地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播[2-3]。

反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收，反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。

三、工程实例（一）工程概况旗山隧址区属剥蚀丘陵地貌，隧道轴线大致呈北东-南西走向，穿越南北向的低山丘陵，地形起伏较大，进口处地面高程410-404m，出口处地面高程394-399m，隧道轴线最高点高程800m，相对高差约390-425m，地表植被较发育，覆盖层较薄。

TSP超前地质预报方法在隧道工程中的应用

地震波受到了掌子面前方围岩介质的改造，带有就
况）进行及时准确的预测，提前采取预防措施、是避
免灾害的发生或在一定程度上减少因灾害造成的损
与围岩构造、性等有关的信息：反射波的传播速岩如
度、迟时问、形、度和方向等。从地震记录中延波强
确的预报，ＳＴＰ超前地质预报是目前应用最为广泛的长距离预报手段。本文主要从原理、据采集和数据处理等数方面进行了介绍，并结合工程实例分析说明其应用效果。
关键词
隧道施工超前地质预报ＴＰＳ
由于在隧道勘测设计阶段的地质工作量投入所限，勘察精度不够，使设计与实际不符的情况时有发生，需要对复杂的地质情况作微观和定量的把握，另外人为作用（施工开挖）引起地质变化只有在施工期才能显现出来，以在隧道施工期综合采用各种技所
离来进行隧道施工期地质超前预报。ＴＰ法具有Ｓ适用范围广、前预报距离较长、隧道施工干扰超对小、探测时间短，次完整的探测仅需４ｍｉ、交一５ｎ提资料及时、济等优点，用于划分地层界线、找经适查
术、手段和方法对隧道开挖工作面前方地质条件（情
该系统采用多波多分量高分辨率地震反射波
法。地震波在设计的震源点用小量炸药激发产生。

TSP在高速铁路隧道超前地质预报中的应用

山西建筑SHANXT ARCHITECTURE第42卷第4期2 0 2 1年2月Vol. 22 No. 2Feb. 2021-123 -・桥梁・隧道・文章编号:1046-6825（ 2021）04-043-02TSP 在高速铁路隧道超前地质预报中的应用郑烨晨石宏泰黄河付庭茂樊茂林（中铁七局集团第三工程有限公司，陕西西安710000）摘要:高速铁路隧道为狭长管状结构物,穿越地层复杂多变。

如何快速准确获取掌子面前方地质信息，对于确定开挖工法和支护参数，确保隧道施工安全，规避施工风险具有重要意义。

以中（卫）兰（州）客专某大断面隧道工程为依托，详细介绍了 TSP 地震反射波法在薄层状裂隙片岩地层中的超前地质预报技术及现场开挖验证对比分析。

现场实践表明，裂隙水不发育的片岩地层, TSP 地震反射波法预报较为准确。

关键词:高速铁路隧道，超前地质预报,TSP 地震反射波法,薄层裂隙片岩中图分类号:U455. 53 文献标识码:A高速铁路隧道穿越地层复杂多变，前期地勘很难准确获得地层信息，因此掘进中经常出现与设计资料不符的不良地质体，产生塌方、大变形等工程灾害。

如何快速准确获取前方地质信息，对于确保隧道安全施工具有重要意义⑴。

隧道超前地质预报方法主要有地质调查法、超前钻孔法、地震反射波法（TSP,TGP ）、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法等以。

TSP （ Tunvei Seismic PreViction ）是一种通过激发地震波（弹性波）在非连续的地质界面反射,接收反射波信号进行数据解析，实现隧道超前地质预报的物探技术⑶。

该方法具有预报距离长、适用范围广等特点，自瑞士安伯格公司发明之后在隧道工程中得到广泛应用⑷6。

本文以中（卫）兰（州）客专某大断面岩质隧道工程为依托，详细介绍了 TSP 在隧道超前地质预报中的应用技术及现场验证情况。

1工程概况中（卫）兰（州）客专项目全长24.49 km,总投资295. 78亿元。

超前地质特征预报和分析TSP系统对隧道工程的应用

ｏｕｎｌｎｔｅｄｐｈｎｅｒｒｕｄｆｔｎｅｈｅｔｓｕｄｏｎｉｇ
冯景伟 ’ 宇李炜。王
（安科技大学，１西陕西西安７０５；１０４２中国水利水电第三工程局有限公司，陕西西安７０１１０６）
用了回声测量原理。地震波在指定的震源点（常通布置在隧道的边墙，大约２４个炮点布成一条直线）用小药量激发产生。震波在岩石中以球面波形式地
传播。当地震波遇到岩石物性界面（波阻抗差异即
方法具有一定的不完整性、面性。往往在施工过片程中，遇未能提前勘测的特殊地质环境，引发遭而工程事故。
施工效率、短施工周期、缩避免事故损失、约投资节
等具有重大的社会效益和经济效益。
目前大部分隧道工程所采用的超前预报方法
围的隧道的工程地质、文地质条件。一般是遇有水
８２
则将会有重大地质问题时才采用超前钻孔、导
去，种方法能取得看得见、得着的实物，这摸直
掌子面前方岩性的变化，：如不规则体、不连续面、断层和破碎带。作为一种预报方法，不仅可以在它
有：前钻孔、洞法。超导是在施工开挖掌子面打水平
在隧道施工过程中，通过超前地质预报，时及

TSP超前地质预报系统在隧道工程中的应用

北京１０４；．０８４２安伯格工程咨询公司
摘
要
在近几年的隧道工程施工实践中，用ＴＰ前地质预报系统进行有效地预测预报掌子面前方的地利Ｓ
质情况，已经得到我国隧道工程技术人员的广泛的认同。根据ＴＰ的探测原理、Ｓ最新的技术发展和工程实例的应
探测技术。与常规声波探测技术不同之处在于该技术是专门为长距离、质复杂隧道的超前地质预报地而设计，声波发射和接收技术与常规声波探测也其
不尽相同。发射地震波（声波）是通过在隧道掌子面
和方法。
ＴＰ是瑞士安伯格测量技术公司于２Ｓ０世纪９０
收稿日期￣０３—０２０５—２３
年代初期开发研制的一套超前预报系统设备，系该在此类围岩段，选择适当的推进速度外，择除选合适的刀盘转速也至关重要。此类围岩整体性和稳定性较差，伴随大型坍常塌，减小对岩体的破坏，采用较低刀盘转速：．为常２７
后方一定范围内的钻孔中实施微型爆破来实现的，爆破引发的地震波在岩体中以球面波的形式向四周传播，到隧道前方的地质界面时（１，有一部遇图）将

解析某地隧道施工中TSP超前预报技术应用

解析某地隧道施工中TSP超前预报技术应用在公路、铁路建设过程中，由于施工距离较长，为了较少施工的路程，有时就要进行隧道施工。

由于隧道施工情况的复杂性以及施工局限性，对隧道施工的安全有很大的影响，所以进行超前预测显得很有必要。

本文将介绍TSP超前预报技术的探测原理，并分析这种技术的优势，最后用实例进行简要说明。

标签：隧道施工TSP超前预报技术应用随着我国公路建设的不断发展，隧道施工很逐年增多。

在隧道施工中，一些地质灾害问题，如泥石流、隧道塌方等发生频繁，严重影响了道路施工的正常进行，也造成了较大的经济损失。

为了有效的控制这类问题，在隧道施工前，要对隧道进行勘测，TSP超前预报技术就是在这种背景下形成的，目前在隧道施工中应用广泛。

1利用TSP技术研制的TSP203系统基于TSP超前预报技术研制的TSP203系统是目前国际上较为先进的隧道探测系统，可以实现在隧道相关数据的收集、统计、处理以及分析评估等的智能化，能够对隧道深度100米内的岩土层性质进行勘探，随着隧道围岩的完整度，勘探的深度越深，并对此范围中的岩石位置、大小等情况进行掌握，还能得出相关的岩石参数，为隧道的支护提供数据支持。

通过这种系统，可以提高隧道施工的安全性能，降低隧道事故发生的频率。

2TSP超前预报技术在隧道施工中应用优势利用TSP超前预报技术进行隧道勘探有以下几个方面的优势。

（1）在适用范围方面，利用这种技术，无论是极软的岩层还是极硬的岩层，都可以完成对其地质情况的勘探，这是由于这种技术进行地质勘测的原理是：通过地震波在地质中的传播以及反射，利用对反射波的分析，就能及时的掌握隧道及其附近的地质情况。

（2）在预测的隧道深度方面，随着对这种技术的不断完善，利用该技术，可以对隧道前方100到250米的距离范围地质情况进行掌握。

另外，如果隧道围岩的完整度越高，那么利用这种技术预报的隧道深度就越长。

（3）进行隧道勘探预测的过程中，往往会对隧道施工造成一定的干扰，但是利用TSP超前预报技术，可以降低对施工的干扰。

TSP超前地质预报在隧道施工中的应用

doi :10.3969/j.issn.1673-6478.2017.06.028TSP超前地质预报在隧道施工中的应用马友博（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津300162）摘要：在隧道工程施工过程中采用超前地质预报，能够有效避免在隧道工程施工中遇到不良地质，保证施工安全。

对此，文章首先对TSP 基本原理进行了介绍，然后对结合工程实例对TSP 超前地质预报在隧道施工中的应用方式以及异常信号避免方式进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

关键词：隧道工程；TSP 探测；超前钻探法；地质预报中图分类号：U456.3文献标识码：B文章编号：1673-6478（2017）06-0094-03Application of TSP Advanced Geological Prediction in Tunnel ConstructionMA Youbo（China Railway 16th Bureau Group Second Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300162，China ）Abstract ：The use of advanced geological prediction in the process of tunnel construction can effectively avoid the adverse geological conditions encountered in the tunnel construction and ensure the construction safety.In this regard ，the article first introduces the basic principles of TSP ，and then discusses the application of TSP advanced geological prediction in tun-nel construction and the way to avoid abnormal signals in order to provide reference for similar projects.Key words ：tunnel engineering ；TSP detection ；advanced drilling method ；geological prediction收稿日期：2017-05-13作者简介：马友博（1983-），男，河北廊坊人，工程师，从事铁路工程施工技术方面的工作。